三维多孔Sn-Co合金负极制备及其电化学性能研究

采用化学镀方法制备三维多孔铜.以其作为集流体,借助电沉积制备三维多孔Sn-Co合金电极.X-射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析表明,以多孔铜为集流体制备的SnCo合金电极主要存在CoSn2相和纯Sn相,为三维多孔结构.充放电结果显示,三维结构SnCo合金电极比平面铜集流体上镀得的SnCo合金电极表现出更优越的充放电性能.前者的首次放电(嵌锂)容量为636.3mAh/g,充电(脱锂)容量为528.7mAh/g,首次库仑效率为83.1%,70周后容量为529.5mAh·g-1,保持率为82.6%.此外,还应用电化学阻抗初步研究了三维Sn-Co合金电极在充放电过程发生的嵌脱锂过程.     

锡钴合金电沉积层的结构与锂离子嵌脱行为

应用电沉积方法制备Sn-Co合金镀层.X-射线衍射和扫描电子显微镜分析表明,该Sn-Co合金镀层为六方固溶体结构,含Co量为20%的Sn-Co合金,其沉积层呈现(110)择优取向.表面微孔随沉积层Co含量的增加而增多.以Sn-Co合金镀层作锂离子电极材料,电化学性能测试表明,其首次充电曲线表现出锡钴合金、锡及锡氧化物与锂合金化的多个反应综合特征,随后的充电曲线趋于稳定,呈现L i-Sn-Co合金化反应特征;具有择优取向和多孔结构的Sn-Co合金电极材料的充放电性能较好,首次库仑效率为63.9%,经过20次充放电循环后,其充电容量为461mAg/h,库仑效率为99%.     

新型三维网状锡-钴合金负极材料的结构与性能

应用电沉积技术制备了三维网状结构的Sn-Co合金负极材料, 采用XRD、SEM和电化学方法考察了该负极材料的结构和性能. XRD分析表明, 该三维网状结构的Sn-Co合金镀层为六方固溶体结构. 其电化学性能测试表明: 三维网状结构Sn-Co合金微晶电极的性能稳定, 其首次放电容量高达493.4 mAh•g−1, 首次库仑效率达80.03％, 而平面结构Sn-Co合金电极的首次库仑效率为63.47％. 经50周充放电循环后, 三维网状结构Sn-Co合金电极的放电容量为329.6 mAh•g−1, 放电容量保持率为66.8％；SEM分析表明: 三维网状Sn-Co合金电极表面是由大小不一、高低不同的“岛”紧密排列在一起；“岛”和多孔结构的存在, 缓冲了锂嵌入时体积的膨胀, 部分抑制了材料结构的变化, 减缓了电极容量的衰减, 改善了电极的循环性能.     

稀土对Ti-Zr-V-Cr-Ni合金微观结构和电化学性能的影响

研究了稀土对Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3合金的微观结构和电化学性能的影响。结果表明,Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3和Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3RE0.05(RE分别代表La,Ce,Pr,Nd和混合稀土)合金均由主相为体心立方结构的钒基固溶体相和少量六方结构的C14 Laves相组成;在合金中加入稀土元素,同时增大合金中两相的晶胞体积。镧和其他金属元素结合形成新相分布于合金中。添加稀土元素可以改善合金电极的活化性能。镧的添加降低了合金电极在60 mA.g-1下的最大放电容量,但对其理论放电容量几乎没有影响;合金的放电容量对温度的变化比较敏感,过高的温度使其容量发生衰减,含稀土元素的合金电极在323 K温度下放电容量达到最大值。稀土对合金电极的荷电保持率产生不利影响,镧、钕和混合稀土的添加能够改善合金电极的倍率放电性能。     

硼掺杂对稀土贮氢合金相结构和电化学性能的影响

研究了用B掺杂替代Al对AB5型稀土贮氢合金相结构和电化学性能的影响。对M1Ni3．55Co0．75Mn0.4Al0．3-xBx（x=0，0．1，0．2，0．3）合金的研究结果表明：掺B后贮氢合金出现了CeCo4B第二相，导致贮氢合金的电化学容量下降；随B含量的增加和Al含量的减少，氢的扩散系数明显上升，合金的极化电阻减小，合金的高倍率放电性能和低温性能得到明显改善。     

硼掺杂对稀土贮氢合金相结构和电化学性能的影响

研究了用B掺杂替代A1对AB5型稀土贮氢合金相结构和电化学性能的影响.对M1Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-xBx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的研究结果表明:掺B后贮氢合金出现了CeCo4B第二相,导致贮氢合金的电化学容量下降;随B含量的增加和A1含量的减少,氢的扩散系数明显上升,合金的极化电阻减小,合金的高倍率放电性能和低温性能得到明显改善.     

Sn-Sb合金的氢电弧等离子体法制备及其电化学性能

采用氢电弧等离子体方法成功地合成了锡锑合金纳米颗粒, 通过TEM、XRD、恒电流充放电测试等手段研究了其形态、结构及电化学行为. 结果表明: 锡锑合金纳米颗粒为球形形貌, 颗粒平均直径为138 nm, 由Sn和SnSb两相组成；经电化学性能测试, 该锡锑纳米颗粒首次嵌锂容量高达930 mAh•g−1, 可逆容量为701 mAh•g−1, 20次循环后容量仍为566 mAh•g−1, 容量保持率为81％. 用氢电弧等离子体方法制备的Sn-Sb合金纳米材料是有希望的锂离子电池负极材料.     

镧对Ti-V-Mn-Ni贮氢合金结构及电化学性能的影响

研究了Ti1.0V1.1-xMr0.5Ni0.4Lax（x=0，0．05，0．1，0．15和0．2）贮氢金的相结构和电化学性能。结果表明，当无La替代时，合金主要含有BCC结构的固溶体相以及少量Laves相。随着La替代量的增加，该合金中Cl4型Laves相含量增加，并且出现了富镧相，说明镧的添加对合金的相组成产生了明显的影响。当La含量x=0．15时，合金具有最大放电容量Cmax=245．4mAh·g^-1；合金电极放电容量随温度升高而增大，当x=0．2，60℃时最大放电容量达到385mAh·g^-1。但倍率放电能力没有明显提高。     

负载型Ni—B非晶态合金催化剂的表征及催化性能

采用ＩＣＰ,ＸＲＤ,ＤＳＣ,ＳＥＭ和ＴＥＭ等技术对负载型Ｎｉ－Ｂ非晶态合金催化剂进行了表征,研究了这类催化剂对乙烯中微量乙炔的选择加氢性能。结果表明,在负载型非晶态合金催化剂中,Ｎｉ－Ｂ超细微粒的形式分散在载体上,但在不同载体上的分散度不同。通过载体的引入,提高了非晶态合金的热稳定性,阻止了超细Ｎｉ－Ｂ的聚集。负载型非晶态合金催化剂对乙烯中微量乙炔的选择加氢表现出优良的催化性能。     

稀土对非晶态NiB合金催化剂性能的影响

研究了Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ对化学还原法制备非晶态ＮｉＢ合金催化剂的加氢及抗硫性能的影响。Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ的加入可提高ＮｉＢ合金的催化活性和抗硫性。其原因是稀土元素与ＮｉＢ合金间存在的相互作用。ＮｉＢ合金催化剂的活性中心与还原态的镍及镍＝硼－氧物种有关。     

锂离子电池Sn-Co-Zn合金负极材料电沉积及其储锂性能

运用电沉积技术制备出Sn-Co-Zn合金电极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了该合金材料的相结构和表面形貌.通过循环伏安和电位阶跃实验研究了Sn-Co-Zn合金的电沉积机理,实验表明,Sn-Co-Zn合金电沉积按扩散控制连续成核和三维生长方式进行.XRD结果表明,该合金由CoSn3、Co3Sn2和Zn组成.电化学性能测试表明:Sn-Co-Zn合金电极首次放电(脱锂)容量达751mAh·g-1,首次循环的库仑效率为88%;30周循环之后放电容量为510mAh·g-1.该Sn-Co-Zn合金电极良好的电化学储锂性能可能归因于材料的多相结构.     

正交相MoO3的制备、表征及其电化学嵌锂性质

用化学沉淀-水热法在较低的温度下制备了片状正交相MoO3,由XRD、FT-IR、XPS和SEM表征了产物的相态、结构、成分和形貌。电化学测试表明,在0.1mA.cm-2的电流密度和1.2~3.5V电压范围,其初始放电容量为663mA.h.g-1,有望成为理想的锂离子插层材料。     

碳化钼改性二氧化硅的制备及其电化学性能

采用硅酸四乙酯、钼酸铵和蔗糖分别作为硅源、钼源和碳源,通过溶胶?凝胶法制备了碳包覆二氧化硅（SiO₂）和碳化钼（Mo₂C）颗粒的SiO₂/Mo₂C/C复合物,并借助X射线衍射仪、透射电子显微镜等仪器对复合物的物相组成、形貌结构等进行了表征测试,同时研究了复合物作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,当硅酸四乙酯、钼酸铵和蔗糖的质量比为3∶1∶2（记为SiO₂/Mo₂C/C 2）用作锂离子电池的负极材料时具有较好的电化学性能。在电流密度为100 mA/g,首次充电和放电比容量分别为662和896 mA·h/g,经过200次循环后,可逆容量仍可达625 mA·h/g。即使在2 A/g的大电流密度下,可逆容量仍可达272 mA·h/g。该复合材料表现出良好的倍率性能和循环稳定性,这主要归因于Mo₂C具有良好的稳定性和较高的导电性,提高了SiO₂的导电性,同时碳包覆层可以保护核心材料直接与电解液反应生成副产物,还可以作为缓冲层减缓SiO₂的体积膨胀,因此在进行充放电的过程中,材料的电化学性能得到显著的提升。在此提出利用过渡金属碳化物改善SiO₂导电性和循环性能的新思想,可以为其它负极材料的改性提供新的研究思路并扩宽研究方向。     

电化学阻抗谱法研究温度对三维多孔Cu6Sn5合金电极嵌锂过程的影响

采用氢气泡为动力学模板电沉积获得多孔铜,通过热处理增强其结构稳定性,并以该多孔铜为基底电沉积获得三维多孔Cu6Sn5合金电极.采用循环伏安法研究了三维多孔Cu6Sn5合金电极的嵌/脱锂电位.采用电化学阻抗谱研究了三维多孔Cu6Sn5合金电极在不同温度下的首次嵌锂过程.结果显示,在主要的嵌锂区间内,三维多孔Cu6Sn5合...     

热处理温度对La-Y-Ni合金相结构和电化学性能的影响

采用磁悬浮感应熔炼法制备了组分为LaY_2Ni_(9.7)Mn_(0.5)Al_(0.3)的合金,在不同温度(1 073～1 373 K)下对合金进行热处理,利用X射线衍射法(XRD)、电子探针(EPMA)和电化学性能测试等方法,系统地研究了热处理温度对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明,热处理可以显著提高合金的相均匀度,随着热处理温度的升高合金中的主相Ce_2Ni_7相先增加后减少。电化学研究表明,合金电极的最大放电容量、倍率性能和循环稳定性随着热处理温度的升高均呈现先升高后降低的趋势,与Ce_2Ni_7相含量的变化一致。电化学压力-组成-温度(P-C-T)测试表明,合金具有2个放氢平台,且随着热处理温度的升高合金的放氢坪台压增加。当热处理温度为1 273 K时,合金的Ce_2Ni_7相含量最高为86.53%(w/w),电化学性能最佳,最大放电容量为386.80 mAh·g~(-1)(60mA·g~(-1)),在电流密度为900 mA·g~(-1)时的高倍率性能HRD_(900)=89.45%,循环300周后的容量保持率S_(300)=72.18%(300 mA·g~(-1))。     

Cr对V2.1TiNi0.3贮氢合金结构和电化学性能的影响

研究了Cr添加量对V_2.1TiNi_0.3Cr_x(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金的结构和电化学性能的影响。结果表明,所有合金均由V基固溶体主相和TiNi基第二相组成,且第二相呈网状分布在晶界上,部分呈颗粒状分布于合金主相之中。随着Cr含量增大,合金主相的晶胞体积与合金电极的最大放电容量逐渐减小,而循环稳定性逐渐增加,同时合金电极的动力学性能得到改善。在合金中添加Cr使合金电极的活化性能变差,但添加量的进一步增多对其活化性能影响不大。综合考虑,V_2.1TiNi_0.3Cr_0.4合金的电化学性能最好,最大放电容量可达442.20 mAh·g^-1,20次充放电循环后容量保持率达81.91%。     

Cr对V2.1TiNi0.3贮氢合金结构和电化学性能的影响

研究了Cr添加量对V_(2.1)Ti Ni_(0.3)Crx(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金的结构和电化学性能的影响。结果表明,所有合金均由V基固溶体主相和Ti Ni基第二相组成,且第二相呈网状分布在晶界上,部分呈颗粒状分布于合金主相之中。随着Cr含量增大,合金主相的晶胞体积与合金电极的最大放电容量逐渐减小,而循环稳定性逐渐增加,同时合金电极的动力学性能得到改善。在合金中添加Cr使合金电极的活化性能变差,但添加量的进一步增多对其活化性能影响不大。综合考虑,V_(2.1)Ti Ni_(0.3)Cr_(0.4)合金的电化学性能最好,最大放电容量可达442.20 m Ah·g~(-1),20次充放电循环后容量保持率达81.91%。